基本介紹
- 中文名：中阻抗型母線差動保護
- 外文名：The impedance type bus differential protection
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 類型：一個阻抗元件
- 作用：提高靈敏度
簡介,中阻抗母線差動保護原理,誤動原因分析,總結,
簡介
中阻抗母線差動保護在上世紀八十年代中期通過國家部級鑑定，在當時的歷史條件下，其技術指標達到國際水平。該套保護在原理及使用方面有其先進性，在國內的使用數量也較多。
供電公司從1995年開始使用中阻抗母線差動保護，該保護在原理及使用方面比比相式母線差動保護均有較大提高。公司現有的3套中阻抗母線差動保護累計經受了數十次區外故障，二次區內故障考驗，正確動作率為100%。在廣東省某變電站的110 kV線路發生短路故障，導致該站中阻抗母線差動保護誤動，從事故調查的報告來看，主要原因是整流迴路中的大功率二極體被反向擊穿造成的，省中調針對這個事故開展了中阻抗母線差動保護中的整流二極體進行測試及更換的反措。在這裡，結合保護原理定性地分析這次反措的必要性。
中阻抗母線差動保護原理
中阻抗母線差動保護裝置採用電流瞬時值測量、比較為基礎，區內故障時差動元件、啟動元件搶先於電流互感器飽和前動作，故障測量時間短，其核心是帶比率制動特性的中阻抗型電流差動繼電器。整組動作時間都很短，保護整組動作時間小於10 ms，有利於電力系統的穩定運行。
下面對中阻抗母線差動原理進行簡介，中阻抗母線差動保護原理基於以下準則：
1)在電流互感器不發生飽和現象時，測量迴路測量到的各單元電流之和在正常運行及母線外部發生故障時為零；在母線內部發生故障時為各短路電流之和。
2)電流互感器因暫態分量中的直流分量或很大的短路電流造成飽和時，其二次迴路阻抗將下降；
全飽和時二次輸出電流為零，此時，電流互感器二次迴路的總阻抗可以用一個總的直流電阻來代替（主要為主變流器二次繞組電阻及電纜電阻）。
3)對母線內部故障而言，空載線路的電流互感器二次迴路阻抗可以用相當大的勵磁電抗來代替。
4)無論一次流過多大電流，線路電流互感器在故障的最初瞬間不會發生飽和，在1/4-1/2周波內能正確傳變一次電流。
誤動原因分析
下面就運行中間隔的整流二極體發生反向擊穿，中阻抗母線差動保護的動作情況進行分析：
發生區外穿越性短路故障時，當整流迴路中相對應的一對二極體動反向擊穿後，該迴路等同電阻為零的導線，制動電阻兩端電勢相等，此時制動電壓U= 0V。短路電流大部分被該對二極體損壞的迴路所短路，小部分流過差動迴路，形成差流，兩者之間的大小關係除了與裝置本身各迴路的阻抗特性有關，主要還與故障時各運行線路的等值阻抗大小有關，具體的數學公式由於缺乏有關參數無法進行定量分析。此時，相當於母差保護失去制動特性，一旦差動電流大於動作門檻，母差保護就可以動作。
對於整流迴路中的一隻二極體擊穿後，制動電壓為流經上半個制動電阻所產生的壓降，制動電壓U、的方向與差動電壓的方向相同，制動電壓反而對差動元件產生動作助增的作用，比上一種情況更加容易使保護誤動。
整流迴路二極體發生反向擊穿的危害：
1)使正常的二極體承受的反向電壓增大一倍。
2)使正常的二極體承受的正嚮導通電流增大一倍。
3)使整套保護失去制動特性，區外故障時，差動保護可能誤動。差動保護動作特性曲線變為一條平行直線，差流與外部故障電流的大小及當時運行方式有關。
廠家基於對整流迴路中二極體選型考慮了較高的裕度，認為整流迴路中的二極體擊穿的可能性較低，在調試大綱中對母線差動保護的制動特性不要求用戶測試，可以說，整流迴路中二極體的正常與否，是保證母線差動保護制動特性的前提條件。
在此次中阻抗母線差動保護誤動後開展的反措的過程中，供電公司其中一套保護的差流整流迴路中的二極體發生接近軟擊穿現象，用500V搖表測量，僅5MΩ。根據故障時短路電流在整流迴路中的分配情況，在短路電流較大的樞紐變電站，某隻二極體將承受所有的故障電流的總和，在短路電流較大時，會導致二極體損壞，並造成其他二極體工作條件惡劣，二極體元器件損壞的情況增加，使事故擴大。
所以此次中阻抗母線差動保護整流迴路中二極體開展的反措是很有必要的，而且在執行反措的過程中，還對差電流整流迴路、引導二極體等相關迴路進行了檢查，因為這些二極體的作用同樣很重要。
但由於中阻抗母線差動保護整流迴路的二極體存在老化損壞的可能，而且在運行中無法進行實時監測，為了防止類似的事故發生，建議在今後安排更換為微機型母差保護。
總結
由於電晶體保護元件的不可靠性造成了保護的誤動，除了繼續改進硬體迴路、增強繼電保護人員的水平外，使用先進可靠的保護，才能避免事故的再次發生。
